有這樣一個項目，電源網(wǎng)論壇知名大咖“老梁頭”起個帶頭作用，踴躍參加。至于要求是這樣的：一個20-30V輸入，15V8A輸出的一個電源。體積沒做太大要求，越小越好。再考慮到穩(wěn)定性，最后還是選擇常規(guī)的3843IC。再加上一些外圍保護功能，整個電源參數(shù)指標(biāo)如下：

輸入?yún)?shù)：

輸入電壓范圍：20-30Vdc

輸入欠壓保護：19-20Vdc

輸出參數(shù)：

輸出電壓：15Vdc

輸出電壓精度：正負1%

輸出電流：8A恒流

負載調(diào)整率：<1%

電壓調(diào)整率：<1%

輸出短路保護 自恢復(fù)

輸出電壓過充值：<5%

輸出紋波電壓(峰峰值)：20M帶寬 靠接<100mV

整機效率>90%

大家都知道BUCK電路是最基本的電路拓撲之一，好多拓撲就是根據(jù)BUCK電路演變而來，像正激電路等。BUCK電路也叫做降壓變換器，它由PWM控制的開關(guān)管，電感，濾波電容及續(xù)流用的二極管組成，具體如下圖所示：

在開關(guān)管VT導(dǎo)通期間，二極管D反向截止。輸入電壓通過電感L向負載提供能量同時向電容充電及電感儲存能量。其等效電路如下圖所示：

在開關(guān)管VT關(guān)斷期間，電感電壓反向，二極管D正向?qū)ǎ姼嗅尫拍芰肯蜇撦d提供能量。等效電路如下圖：

在開關(guān)管VT導(dǎo)通期間，電感電流IL線性增加;而在VT關(guān)斷期間，電感電流線性減小。根據(jù)電感電流在VT關(guān)斷期間是否到零可將BUCK電路分為連續(xù)模式(CCM)和斷續(xù)模式(DCM)。

前面都是預(yù)熱的，接下來進入今天的正題，BUCK電路在連續(xù)模式(CCM)下的分析。

以上是連續(xù)模式基本原理及電路穩(wěn)態(tài)以后主要點的波形，從波形可以看出，電感電流在開關(guān)管關(guān)斷以后并沒有降到零。

根據(jù)BUCK的工作原理，MOS管Q1開通期間，輸入電壓通過電感L向負載供電，那么L1的電流線性上升，MOS導(dǎo)通期間的VON=Vin-Vo;MOS管關(guān)斷期間，電感L向負載提供能量，那么L1的電流線性下降。MOS關(guān)斷期間的VOFF=Vo根據(jù)伏秒法則，處于穩(wěn)定狀態(tài)的電感，開關(guān)導(dǎo)通時間(電流上升段)的伏秒數(shù)須與關(guān)斷時間(電流下降段)的伏秒數(shù)在數(shù)值上相等，但想著符號相反。可以得出VON*TON=VOFF*TOFF，導(dǎo)通期間的VON上邊已經(jīng)得出VON=Vin-Vo，TON=D*T，VOFF=Vo，TOFF=(1-D)*T，代入上式整理得(Vin-Vo)*D*T=Vo*(1-D)*，整理得到Vo=Vin*D。可見BUCK電路通過控制開關(guān)管的占空比，就可以調(diào)整輸出電壓。

由于占空比D小于1，所以根據(jù)上式可以得到一個很重要的結(jié)論，BUCK電路只能做降壓轉(zhuǎn)換。

在MOS管導(dǎo)通期間，電感L1電流線性上升。電感電流的變化量△I根據(jù)公式可得到

△I=VON*TON/L，咱們把公式從新整理下那么L=VON*TON/△I。這個公式里邊，VON是已知量，前邊已經(jīng)有過說明。TON也為已知量，那么想得到電感量，只有△I為一個未知量，只要求出△I，那么感量也就可以求出來了。

然后看下輸出電壓、電流的圖形：

由于我設(shè)置的占空比D為0.5輸入電壓為20V，那么根據(jù)Vo=Vin*D=20*0.5=10V，輸出電流Io=Vo/Ro=10/2=5A。

由上圖可以看到，到開關(guān)管導(dǎo)通期間，電流從I1到了I2；開關(guān)管關(guān)斷期間，電流從I2又降到了I3。而I1到I2的中間值正好是輸出電流值Io，因此可以得到電感電流在一個周期內(nèi)的平均值等于輸出平均電流值即IL=Io。而峰值電流Ipk正好是I2的點，所以峰值電流Ipk=Io+(I2-I1)/2=Io+△I/2那么式L=VON*TON/△I中的△I也就可以算出來了，△I=I2-I1。但是感量不同 I2和I1的值也不同，咱們把上邊原理圖中的電感量由10uH改為30uH看結(jié)果。

由上圖可見，感量變大后，I1值變大和I2的值變小了，導(dǎo)致△I減小。其峰值電流也減小了。那么想要得出電感量，這里出現(xiàn)一個經(jīng)驗取值。一般取△I等于0.1-0.3倍的輸出電流值Io在把L=VON*TON/△I整理下，這里我們?nèi)　鱅=0.2倍的Io得到L=(Vin-Vo)*D*T/0.2*Io式中，L為電感的電感量，單位為H，Vin為最高輸入電壓，單位V為什么是最高輸入電壓呢?當(dāng)輸入增加時，在負反饋的作用下占空比降低，但是Vo是不變的。根據(jù)VOFF*TOFF=△I*L 在整理下得△I/TOFF=VOFF/L 由于VOFF=Vo是不變的L是不變的，所以電流下降率△I/TOFF是不變的。但是TOFF發(fā)生增加了，△I/TOFF是不變的的，所以△I肯定增加了。

由于峰值電流Ipk=Io+△I/2 所以最高電壓端為峰值電流最高端，為了保證磁芯不飽和，要在最大輸入電壓下設(shè)計BUCK電路Vo為輸出電壓，單位V，D為最大輸入電壓下的最小占空比，T為開關(guān)周期，單位s，Io為輸出電流，單位A，那么連續(xù)模式下的電感量就可以通過上式得到BUCK還可工作在斷續(xù)模式(DCM)，但一般很少應(yīng)用，本設(shè)計就是設(shè)計在連續(xù)模式下的BUCK電路。

(編者注：此文章內(nèi)容來源于電源網(wǎng)論壇帖子，由網(wǎng)友發(fā)布，觀點代表個人)